Gyrokopterns/Autogyrons Historia

Upphovsmannen – Juan de la Cierva

Cierva härstammade från en spansk adelssläkt som ägde stora landområden och var självskrivna som politiker. Juan Cierva var född 26 September 1885 och omkom i en flygolycka 1936 då han reste från England till Spanien med reguljärflyg. Han kom att ägna sitt liv åt rotorflyg med undantag för korta perioder då han utbildades till civilingenjör inom väg, kanal och brobyggnad, ett yrke som han dock aldrig utövade. Ytterligare en kort period var han parlamentsledamot och affärsman enligt föräldrarnas uttryckliga önskemål, som han dock snart tröttnade på med resultat att hans apanage drogs in.

  • Juan de la cierva framför Cierva C.4

Efter att ha konstruerat och själv byggt två glidflygplan redan före sin utbildning på högskola i Madrid, fortsatte han med att konstruera det första Spanskbyggda flygplanet, en enmotorigt biplan kallat El Cabgrejo. Nästa konstruktion var ett jaktplan av monoplantyp, helt egen konstruktion med en 24 hk motor som senare byttes mot en 60 hk motor. Där efter konstruerade han ett stort 3-motorigt biplan som var avsett användas som bombplan alternativt transportplan med passagerare. Detta var det första 3-motoriga flygplan som någonsin blivit byggt och dessutom det största med en spännvidd av 25 meter och lastförmåga på 5 ton, motoreffekt 3 x 225 hk. Planet började flygas 1919 vilket är det årtal då han började sin livslånga verksamhet med konstruktion av rotorplan, en period som varade oavbrutet till hans död 1936.

Juan Cierva har ibland nämnts som en prestige fylld herre med ett latinskt humör som gav honom en del fiender. Men han var också affärsman och som sådan lyckades få flera världspatent på principen om roterande vingar. Dessa patent medförde också stora inkomster då han sålde licenser för andra fabrikanter. Vi kan också märka att många förbättringar tillskrevs Cierva, men som i verkligheten ofta kom från andra licensbyggare i flera länder där vi bl.a. kan nämna att Igor Sikosky byggde sin första helikopter V.S. 300 efter licens från Cierva. Samma gällde flera andra tillverkare i Skottland, USA, Frankrike, Tyskland, Österrike och Japan. Endast Ryssland byggde utan någon licens, flera av rotorplan var omisskännliga plagiat… Vi kan alltså tillskriva Cierva att ha konstruerat och byggt det första flygande gyroplanet. Men helt klart var att autogiro typ Cierva`s fortsatta utveckling mot hoppstart, och slutligen till helikopter är till större delen verk av hans licensbyggare.

Första försöket – Cierva C.1

När Cierva byggde sin första autogiro som han kallade Autogiro nr 1, Hade han inte tillgång till någon nämnvärd dokumentation från tidigare försök med roterande vingar. Ett undantag var ett brittiskt patent på en självroterande rotor där ursprunget egentligen kommit från en rysk teknolog vid namn Boris Yuriev som redan 1912 genom experiment funnit att rotorblad för en flygmaskin under rörelse fortsätter att rotera under glidflygning. Dessa idéer och försök med självroterande rotorblad kom under tiden 1915 till 1919 att röna så stort intresse att flera forskare sökte patent som således utfärdades, förutom i England, även i Frankrike och Italien. samtliga byggde på det ryska försöket, men alla hade olika förklaringar med det gemensamma att de insåg användningsmöjligheterna för att kunna bygga rotorplan.

Cierva nr 1 första problemet var en fungerande rotor

Ett av de Engelska patenten beskrev i sin ansökan sålunda. “.. en konstruktion av flygmaskin med en vanlig drivande propeller, samt en luftskruv över flygkroppen så monterad att den kan rotera fritt i ett plan som lutar svagt uppåt i rörelsens riktning…” Cierva studerade denna beskrivning med tillhörande figurer samt kunde med ledning därav uppställa matematiska formler för dess aerodynamiska krafter. Han förenklade emellertid dessa vad gällde lyftkraften till att anse rotorn som en fast vinge med samma cirkulära yta som rotorns svepta yta. han beskrev detta i sin egen patentansökan på följande sätt. “..Om en fritt roterande rotor, monterad på en flygplanskropp som drivs fram av en konventionell motor och propeller, kan autogiron flygas i planflykt, stiga eller minska höjden på samma sätt som en vanligt flygplan. Under glidflygning med stoppad motor, eller under extremt låg fart, kommer höjden att minska.

Autogiron kommer inte att kunna stalla eller råka i okontrollerbar spinn på grund av att rotorn alltid roterar oberoende av flygfarten. Är rotorns soliditet ( förhållande mellan bladarea och diskarea), kommer vertikal sjunkhastighet att vara mindre än en fallskärm med samma diameter som roterar och motsvarar last. En autogiro med autoroterande rotor är oberoende av flyghastighet och kan därför flygas med avsevärt lägre fart än ett flygplan. Det innebär också avsevärt kortare start och landningssträcka. Tillsammans med låg fart erhålls en viktig karakteristik i att rotorbladen inte kan överstegras. En viss nackdel utgör det förhållande att en rotor har större totalmotstånd än en flygplansvinge vilket innebär ökat effektbehov från propellern…”

Ciervas första lyckade autogyro

Från och med 1920, Byggde Cierva  en rad autogyro demostrationer, som börjar med “C.1” vilket inte fungerade. Följande “C.2 och C.3” fungerade inte heller, men hans fjärde försök var charmen med “C.4” som utförde den första inspelade lyckad flygning av en roterande-bevingade maskin på 17 januari 1923, med Gomez Spencer vid reglagen. C.4 modifierades från en krigsmaskin “franska Hanriot stridsflygplan” och hade fortfarande vingar för styrsystem.

Cierva C.4

Cierva C.4

Ett av de problem som Cierva hade haft med sin tidiga maskinerna var “asymmetri i rotorn”. Om en rotor maskinen går framåt, så generar rotorbladet som rör sig framåt mer lyftkraft än det som rör sig bakåt. Resultatet blev att maskinen tenderat att välta.

Cierva lösning var ett “gångjärn/vippbräda” på Rotorblad till hubben fick en möjlighet att röra sig upp och ner och fram-och-tillbaka. Även om en sådan enkel ordning låter som det kunde ha varit en katastrof, i själva verket kompenserade bladen sig själva väl i rörelse, stigande när när dom rör sig framåt och sjunkande när dom går bakåt. Ett rotorblad på en viss vinkel tenderar att förlora lyftkraft, vilket balanserar autogyron.

Han kom på idén av en slump medans han experimenterade med en gummisnodd-driven modellen, montera “gångjärn/vippbräda” rotor system till C.4

Autogyrons utveckling efter Cierva

Denna biten är ännu inte färdig men om du vill så kan du själv gå in och läsa mer på:

Pitcairn – USA på 30- och 40-talethttps://en.wikipedia.org/wiki/Pitcairn_Aircraft_Company

Focke Achgelis Fa330 – Tyskland 2:a Världskriget: https://en.wikipedia.org/wiki/Focke-Achgelis_Fa_330

– Dr Igor Bensen Gyroglider B8 + Gyrokopter B8M: https://en.wikipedia.org/wiki/Bensen_B-8

– Två-sitsiga moderna Gyrokoptrar: https://en.wikipedia.org/wiki/AutoGyro_MT-03 

 

En typsik 80'tals Autogyro

Låt oss inleda med ett typexempel på detta som visas erfarenhetsmässiga ändringar för ett gyroplan under tiden 1984-1993. Bilden ovan är tagen i Oshkosh 1984 har halvöppen låg kabin och en McCulloce 90 hk motor som försetts med vattenkylning och ett avgassystem som säkert minskar bullernivån till hälften av vad vi är vana med. Sedan 1984 har detta gyroplan ändrats väsentligt enligt senaste rön, där motorn har fått elstart, elektronisk tändning och dubbla förgasare. Längstuben har delats för mer utrymme för en större trebladig propeller som drivs via en kuggrem för lägre varv och ökad dragkraft. En annan viktig erfarenhet som föranlett ändring är att propellerns dragkraft nu ligger i rak linje med flygkroppens aerodynamiska motståndslinje.